年產(chǎn)5萬(wàn)噸高密度聚乙烯聚合工段基本工藝設(shè)計(jì)

摘要：本文重要內(nèi)容為生產(chǎn)高密度聚乙烯裝置中聚合階段工藝流程設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算、物料和能量衡算及重要設(shè)備計(jì)算。本工藝聚合機(jī)理屬于陰離子配位聚合。乙烯單體是具備π-π共軛體系烯類(lèi)單體，處在絡(luò)合狀態(tài)鋁鈦活性中心，使乙烯單體雙鍵上電子云密度減少，從而打開(kāi)乙烯雙鍵，使乙烯單體不斷在鋁鈦活性中心處聚合。當(dāng)前，工業(yè)生產(chǎn)高密度聚乙烯辦法重要有液相法（又分為溶液法和淤漿法）和氣相法（物料在反映器中相態(tài)類(lèi)型）。本設(shè)計(jì)選用工藝是日本三井石化公司低壓淤漿法生產(chǎn)高密度聚乙烯，該工藝以高純度乙烯為重要原料，丙烯或1-丁烯為共聚單體，己烷為溶劑，采用高效催化劑，在72～85℃條件下進(jìn)行低壓聚合反映。聚合淤漿經(jīng)分離干燥，混煉造粒得到各種性能優(yōu)良HDPE產(chǎn)品。在聚合反映釜計(jì)算中，一方面由重要反映方程式和轉(zhuǎn)化率擬定物料質(zhì)量，再由質(zhì)量換算體積從而擬定反映釜容積。另一方面，依照反映類(lèi)型、目及物性特性擬定反映釜類(lèi)型和冷凝器類(lèi)型。核心字：高密度聚乙烯催化劑工藝反映釜冷凝器目錄1.緒論 11.1聚乙烯概述 11.2高密度聚乙烯概述 51.3聚乙烯發(fā)呈現(xiàn)狀 81.4生產(chǎn)工藝研究新進(jìn)展 92.生產(chǎn)方案擬定 132.1生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 132.2生產(chǎn)工藝擬定 213.生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 243.1流程簡(jiǎn)述 243.2工藝流程簡(jiǎn)圖 264.工藝計(jì)算書(shū) 274.1物料衡算 274.2熱量衡算 294.3第二釜頂冷凝器 315.重要設(shè)備工藝計(jì)算及設(shè)備選型 335.1第二釜式反映聚合釜(R-202) 335.2第二釜頂冷凝器 355.3重要裝置設(shè)備一覽表 386.原材料、輔助原料規(guī)格及消耗定額 416.1重要原材料及輔助原料規(guī)格 416.2原材料、輔助原料消耗定額 447.產(chǎn)品后期解決 487.1雜志影響及消除 487.2包裝與儲(chǔ)運(yùn) 497.3回收運(yùn)用再生解決技術(shù) 498.結(jié)論 52設(shè)計(jì)體會(huì)及收獲 53參照文獻(xiàn) 54道謝 551.緒論1.1聚乙烯概述[1]1.1.1聚乙烯簡(jiǎn)介1.1.1.1聚乙烯基本概述聚乙烯英文名稱(chēng)為：polyethylene，簡(jiǎn)稱(chēng)PE，是乙烯經(jīng)聚合制得一種熱塑性樹(shù)脂。其構(gòu)造式CH2=CH2+CH2=CH2+······→—CH2—CH2—CH2—CH2······聚合壓力大?。焊邏骸⒅袎?、低壓；聚合實(shí)行辦法：淤漿法、溶液法、氣相法；產(chǎn)品密度大?。焊呙芏?、中密度、低密度、線(xiàn)性低密度；產(chǎn)品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。1.1.1.2聚乙烯種類(lèi)LDPE：低密度聚乙烯、高壓聚乙烯。高壓聚乙烯柔軟性,伸長(zhǎng)率,沖擊強(qiáng)度和滲入性較好，一半以上用于薄膜制品，另一方面是管材、注射成型制品、電線(xiàn)包裹層等。LLDPE：線(xiàn)形低密度聚乙烯。MDPE：中密度聚乙烯、雙峰樹(shù)脂。HDPE：高密度聚乙烯、低壓聚乙烯。低壓聚乙烯熔點(diǎn),剛性,硬度和強(qiáng)度較高,吸水性小,有良好電性能和耐輻射性，適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件。UHMWPE：超高分子量聚乙烯。分子量達(dá)到3000000～6000000線(xiàn)性聚乙烯稱(chēng)為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯性能優(yōu)秀，沖擊強(qiáng)度非常高，耐疲勞,耐磨，適于制作減震,耐磨及傳動(dòng)零件，工程塑料，也可以用來(lái)做防彈衣。改性聚乙烯：CPE、交聯(lián)聚乙烯（PEX）。1.1.2聚乙烯性能1.1.2.1物理性能聚乙烯無(wú)臭，無(wú)毒,手感似蠟，為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無(wú)毒，閃點(diǎn)231℃，具備優(yōu)越介電性能。比重為0.94～0.96g/cm3,成型收縮率為1.5～3.6%成型溫度為140～220℃。它具備優(yōu)良耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70～聚乙烯吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良，但對(duì)于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感，耐熱老化性差。透水率低，對(duì)有機(jī)蒸汽透過(guò)率較大。聚乙烯透明度隨結(jié)晶度增長(zhǎng)而下降在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增大而提高。常溫下不溶于任何已知溶劑中，70℃1.1.2.2化學(xué)性能聚乙烯有優(yōu)秀化學(xué)穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿侵蝕(不耐具備氧化性質(zhì)酸),室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類(lèi)、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學(xué)物質(zhì)，硝酸和硫酸對(duì)聚乙烯有較強(qiáng)破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線(xiàn)作用下容易發(fā)生降解，碳黑對(duì)聚乙烯有優(yōu)秀光屏蔽作用。受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團(tuán)等反映。1.1.2.3成型特性聚乙烯性質(zhì)因品種而異，重要取決于分子構(gòu)造和密度。采用不同生產(chǎn)辦法可得不同密度(0.91～0.96g/cm3）產(chǎn)物。聚乙烯可用普通熱塑性塑料成型辦法加工。用途十分廣泛，重要用來(lái)制造薄膜、容器、管道、單絲、電線(xiàn)電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等高頻絕緣材料。聚乙烯成型特性為：1.結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動(dòng)性極好流動(dòng)性對(duì)壓力敏感,成型時(shí)宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不適當(dāng)用直接澆口,以防收縮不均,內(nèi)應(yīng)力增大.注意選取澆口位置,防止產(chǎn)生縮孔和變形.2.收縮范疇和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲.冷卻速度宜慢,模具設(shè)冷料穴,并有冷卻系統(tǒng).3.加熱時(shí)間不適當(dāng)過(guò)長(zhǎng),否則會(huì)發(fā)生分解.4.軟質(zhì)塑件有較淺側(cè)凹槽時(shí),可強(qiáng)行脫模.5.也許發(fā)生融體破裂,不適當(dāng)與有機(jī)溶劑接觸,以防開(kāi)裂1.1.3生產(chǎn)辦法[1]重要辦法為：液相法（又分為溶液法和淤漿法）和氣相法（物料在反映器中相態(tài)類(lèi)型）。國(guó)內(nèi)重要采用齊格勒催化劑淤漿法。此外也可分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來(lái)生產(chǎn)低密度聚乙烯，這種辦法開(kāi)發(fā)得早，用此法生產(chǎn)聚乙烯至今約占聚乙烯總產(chǎn)量2/3,但隨著生產(chǎn)技術(shù)和催化劑發(fā)展，其增長(zhǎng)速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實(shí)行辦法來(lái)說(shuō)，有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法重要用于生產(chǎn)高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不但可以生產(chǎn)高密度聚乙烯，還可通過(guò)加共聚單體，生產(chǎn)中、低密度聚乙烯，也稱(chēng)為線(xiàn)型低密度聚乙烯。近年來(lái)，各種低壓法工藝發(fā)展不久。中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用，生產(chǎn)重要是高密度聚乙烯。1.1.4聚乙烯技術(shù)[2]聚乙烯(PE)是合成樹(shù)脂中產(chǎn)量最大品種，由于性能優(yōu)秀而廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及尋常生活用品等領(lǐng)域。隨著國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)迅速發(fā)展，對(duì)PE產(chǎn)品數(shù)量和牌號(hào)等不斷提出新規(guī)定。乙烯技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)能力迅速提高，為PE生產(chǎn)能力迅速增長(zhǎng)提供了充分原料保證。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)PE生產(chǎn)能力始終以令人矚目速度持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)已擁有PE生產(chǎn)裝置41套，擬建和在建裝置12套，其中，氣相法PE工藝占主導(dǎo)地位。，國(guó)內(nèi)PE生產(chǎn)能力為7.21Mt/a，裝置開(kāi)工率達(dá)90%。預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)PE生產(chǎn)能力將達(dá)13.09Mt/a，裝置開(kāi)工率為78%。，國(guó)內(nèi)進(jìn)口PE5.136Mt，占國(guó)內(nèi)需求總量46.8%，PE進(jìn)口量居五大通用塑料之首。1.1.4.1催化劑技術(shù)PE技術(shù)迅速發(fā)展在很大限度上得益于催化劑性能不斷改進(jìn)和提高，催化劑對(duì)聚合物微觀和宏觀構(gòu)造均有重要影響，直接決定了產(chǎn)品性質(zhì)和應(yīng)用。PE催化劑發(fā)展至今，已經(jīng)形成Ziegler-Natta催化劑(簡(jiǎn)稱(chēng)Z-N催化劑)、鉻系催化劑、茂金屬催化劑等各種催化劑共同發(fā)展格局。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)60年代初開(kāi)始聚烯烴催化劑研究和開(kāi)發(fā)，在Z-N催化劑國(guó)產(chǎn)化方面獲得了很大進(jìn)地中華人民共和國(guó)石油化工股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中華人民共和國(guó)石化)北京化工研究院和上海化工研究院(分別簡(jiǎn)稱(chēng)北化院和上化院)分別開(kāi)發(fā)了合用于氣相法PE生產(chǎn)工藝固體催化劑BCG、SLC-G系列和淤漿進(jìn)料催化劑BCS、SLC-S系列，并先后在多套PE裝置上得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)茂金屬催化劑開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)90年代初，石科院和北化院共同研究制備APE-1茂金屬催化劑已經(jīng)進(jìn)行了釜式淤漿法工藝、環(huán)管淤漿法工藝及氣相流化床工藝中試實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行了氣相流化床工藝裝置工業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。鉻系催化劑、非茂金屬催化劑和復(fù)合催化劑領(lǐng)域研究和開(kāi)發(fā)工作也獲得了很大進(jìn)步，上化院開(kāi)發(fā)SCG-3/4/5鉻系催化劑，可應(yīng)用于UnipolPE生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)中檔相對(duì)分子質(zhì)量分布和寬相對(duì)分子質(zhì)量分布LLDPE及HDPE樹(shù)脂，催化劑性能穩(wěn)定，可以完全取代同類(lèi)進(jìn)口催化劑。1.1.4.2工藝技術(shù)PE生產(chǎn)工藝重要以氣相法和淤漿法為主。隨著PE產(chǎn)量逐年提高，其生產(chǎn)技術(shù)也得到較大改進(jìn)和提高。PE催化劑技術(shù)國(guó)產(chǎn)化帶動(dòng)了PE裝置國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。在消化、吸取引進(jìn)技術(shù)基本上，國(guó)內(nèi)已自主設(shè)計(jì)和建造了某些大型PE裝置。此外，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)了漿液法乙烯聚合技術(shù)，并在北京和上海分別建成了生產(chǎn)裝置，可生產(chǎn)超高相對(duì)分子質(zhì)量PE產(chǎn)品，較好地滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)下游加工公司需求。當(dāng)前，中華人民共和國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司和浙江大學(xué)等單位正在進(jìn)行200kt/a釜式淤漿法PE工藝開(kāi)發(fā)。1.1.4.3新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)PE催化劑和生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)步為開(kāi)發(fā)新牌號(hào)提供了較好平臺(tái)。將來(lái)PE樹(shù)脂應(yīng)用將集中在包裝、農(nóng)業(yè)、建筑和電線(xiàn)電纜等領(lǐng)域。其中，薄膜仍將是PE最大應(yīng)用領(lǐng)域。己烯基共聚PE產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)，已占領(lǐng)了PE各種用途專(zhuān)用樹(shù)脂高品位市場(chǎng)，極具競(jìng)爭(zhēng)力。預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)己烯基共聚PE產(chǎn)品潛在需求量將達(dá)3.7Nt左右。隨著對(duì)PE產(chǎn)品微觀構(gòu)造結(jié)識(shí)不斷深化及分析表征手段不斷更新和進(jìn)步，各石化公司已逐漸具備了創(chuàng)新開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品基本和條件。近年來(lái)，中華人民共和國(guó)石化成功開(kāi)發(fā)了土工專(zhuān)用樹(shù)脂、中空容器樹(shù)脂、農(nóng)用功能用膜系列專(zhuān)用樹(shù)脂、PE100管材系列專(zhuān)用樹(shù)脂、管式法LDPE高透明樹(shù)脂、收縮膜樹(shù)脂、高速擠出涂層、大口徑PE雙壁波紋管和高速通信電纜絕緣專(zhuān)用樹(shù)脂等新牌號(hào)產(chǎn)品。此外，由于合成樹(shù)脂高性能化技術(shù)發(fā)展與聚合催化劑、聚合工藝、工程技術(shù)創(chuàng)新及樹(shù)脂微觀構(gòu)造分析和表征密切有關(guān)，因此，PE樹(shù)脂新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是諸多技術(shù)集成成果，是一項(xiàng)涉及多學(xué)科系統(tǒng)工程。1.1.4.4發(fā)展展望[4]催化劑是整個(gè)聚合技術(shù)核心。如今PE催化劑發(fā)展已不但著眼于高催化活性，而更側(cè)重于開(kāi)發(fā)制備具備更優(yōu)秀性能聚合物催化劑，如茂金屬催化劑、后過(guò)渡金屬催化劑及復(fù)合催化劑等。近年來(lái)，在各種工藝并存同步，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，涉及共聚技術(shù)、冷凝及超冷凝技術(shù)、雙峰技術(shù)、不造粒技術(shù)及原位法技術(shù)等新技術(shù)開(kāi)發(fā)，極大地增進(jìn)了世界PE工業(yè)發(fā)展。特別是采用共聚技術(shù)對(duì)低壓PE工藝改進(jìn)后，HDPE和LLDPE共聚單體從1-丁烯向高檔α--烯烴(1-己烯、1-辛烯和4-甲基-1-戊烯)轉(zhuǎn)變，使樹(shù)脂具備更高整體韌性和強(qiáng)度。隨著新型共聚催化劑開(kāi)發(fā)以及冷凝態(tài)和超冷凝態(tài)技術(shù)應(yīng)用，許多公司已經(jīng)可以經(jīng)濟(jì)有效地生產(chǎn)高檔α-烯烴共聚LLDPE樹(shù)脂[4]。世界PE生產(chǎn)發(fā)展總趨勢(shì)是不斷開(kāi)發(fā)和使用新技術(shù)，提高高性能和高附加值產(chǎn)品牌號(hào)比例及減少成本。同步，裝置規(guī)模進(jìn)一步朝著大型化方向發(fā)展。1.1.4.5建議[5]a．通過(guò)近年持續(xù)開(kāi)發(fā)，國(guó)產(chǎn)PE催化劑已形成多品種、系列化產(chǎn)品，可以基本滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)各種工藝PE裝置生產(chǎn)規(guī)定。此后，一是要繼續(xù)改進(jìn)和提高既有催化劑性能，滿(mǎn)足PE裝置生產(chǎn)規(guī)定；二是變化和調(diào)節(jié)催化劑研究開(kāi)發(fā)方向，從注重追求催化劑高活性、減少催化劑應(yīng)用成本等，轉(zhuǎn)到更加注重改進(jìn)和提高催化劑性能，更好地適合于生產(chǎn)不同類(lèi)型高附加值新產(chǎn)品方向上來(lái)；三是在繼續(xù)鞏固Z-N催化劑研發(fā)優(yōu)勢(shì)同步，加快開(kāi)發(fā)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新一代催化劑，加大茂金屬催化劑、單活性中心非茂催化劑、鉻系催化劑以及具備雙功能復(fù)合型催化劑研發(fā)力度，最大限度地滿(mǎn)足PE新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)需求。b.集成近幾年來(lái)PE重要單元技術(shù)開(kāi)發(fā)成果，組織開(kāi)發(fā)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)大型PE裝置工藝技術(shù)，以適應(yīng)百萬(wàn)噸級(jí)乙烯項(xiàng)目發(fā)展規(guī)定。重要涉及開(kāi)發(fā)200kt/a以上規(guī)模并帶有外循環(huán)冷凝工藝淤漿祛PE工藝技術(shù)，400kt/a氣相法PE技術(shù)等。c.注重PE新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。進(jìn)一步發(fā)揮已有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以樹(shù)脂微觀構(gòu)造表征分析為基本，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)具備高附加值和高性能新產(chǎn)品。在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，強(qiáng)化市場(chǎng)開(kāi)發(fā)和技術(shù)支持環(huán)節(jié)，更加注重產(chǎn)品加工應(yīng)用等有關(guān)技術(shù)研究，為下游加工客戶(hù)提供快捷、周到技術(shù)服務(wù)。d.要加快塑料技術(shù)中心建設(shè)，加快完善研發(fā)配套設(shè)施，建設(shè)中試實(shí)驗(yàn)裝置。為新型催化劑、新工藝、新產(chǎn)品研究和開(kāi)發(fā)提供保障，增進(jìn)國(guó)產(chǎn)化聚烯烴成套技術(shù)開(kāi)發(fā)，以應(yīng)對(duì)將來(lái)日益激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)。1.2高密度聚乙烯概述1.2.1高密度聚乙烯簡(jiǎn)介[1]1.2.1.1高密度聚乙烯基本概述高密度聚乙烯，英文名稱(chēng)為“HighDensityPolyethylene”，簡(jiǎn)稱(chēng)為“HDPE”。HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性熱塑性樹(shù)脂。原態(tài)HDPE外表呈乳白色，在微薄截面呈一定限度半透明狀。PE具備優(yōu)良耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品特性。某些種類(lèi)化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴（四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具備好防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具備較好電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很合用于電線(xiàn)電纜。各種級(jí)別HDPE獨(dú)有特性是四種基本變量恰當(dāng)結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途HDPE品級(jí)；在性能上達(dá)到最佳平衡。1.2.1.2理化性質(zhì)高密度聚乙烯為無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃，相對(duì)密度為0.941～0.960。它具備良好耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具備較高剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性亦較好。熔化溫度220～260C。對(duì)于分子較大材料，熔化溫度范疇在200～250C之間。HDPE是一種由乙烯共聚生成熱塑性聚烯烴。雖然HDPE在1956年就已推出，但這種塑料還沒(méi)達(dá)到成熟水平。這種通用材料還在不斷開(kāi)發(fā)其新用途和市場(chǎng)。1.2.2重要特性1.2.2.1密度這是決定HDPE特性重要變量，雖然被提到4種變量的確起到互相影響作用。乙烯是聚乙烯重要原料，少數(shù)其他共聚單體，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也經(jīng)慣用于改進(jìn)聚合物性能，對(duì)HDPE，以上少數(shù)單體含量普通不超過(guò)1％～2％。共聚單體加入輕微地減小了聚合物結(jié)晶度。這種變化普通由密度來(lái)衡量，密度與結(jié)晶率呈線(xiàn)性關(guān)系。美國(guó)普通分類(lèi)按ASTMD1248規(guī)定，HDPE密度在0．940g/ml以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范疇0．926～0．940g/ml。1.2.2.2分子量較高分子量導(dǎo)致較高聚合物粘度，但是粘度也與測(cè)試所用溫度和剪切速率關(guān)于。用流變或分子量測(cè)量對(duì)材料分子量進(jìn)行表征。HDPE品級(jí)普通具備分子量范疇是40000～300000，重均分子量大體與熔融指數(shù)范疇相相應(yīng)，即從100～0.029/10min。普通地，更高M(jìn)W（更低熔融指數(shù)MI）增強(qiáng)了熔體強(qiáng)度、更好韌性和ESCR，但是更高M(jìn)W使加工過(guò)程更難或且需要更高壓力或溫度。分子量分布（MWD）：PEWD依照使用催化劑和加工過(guò)程而有從窄到寬不同。1.2.2.3添加劑抗氧劑加入可防止聚合物在加工過(guò)程中降解，并防止制成品在使用中氧化?？轨o電添加劑用于許多包裝品級(jí)以減少瓶子或包裝物對(duì)灰塵和污物粘附。特定用途需要特殊添加劑配方，例如與電線(xiàn)、電纜用途有關(guān)銅抑制劑。1.2.2.4生產(chǎn)和催化劑PE最普通生產(chǎn)辦法是通過(guò)淤漿或氣相加工法，也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。所有這些加工過(guò)程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系（也許是不止一種化合物）和各種類(lèi)型烴類(lèi)稀釋劑參加放熱反映。氫氣和某些催化劑用來(lái)控制分子量。淤漿反映器普通為攪拌釜或是一種更慣用大型環(huán)形反映器，在其中料漿可以循環(huán)攪拌。當(dāng)乙烯和共聚單體（依照需要）和催化劑一接觸，就會(huì)形成聚乙烯顆粒。除去稀釋劑后，聚乙烯顆粒或粉粒被干燥并按劑量加入添加劑，就生產(chǎn)出粒料。帶有雙螺桿擠出機(jī)大型反映器當(dāng)代化生產(chǎn)線(xiàn)，可每小時(shí)生產(chǎn)PE40000磅以上。新催化劑開(kāi)發(fā)為改進(jìn)新級(jí)別HDPE性能作出貢獻(xiàn)。兩種最慣用催化劑種類(lèi)是菲利浦鉻氧化物為基本催化劑和鈦化合物一烷基鋁催化劑。1.2.3加工辦法[3]PE可用很寬不同加工法制造。以乙烯為重要原料，丙烯、1-丁烯、己烯為共聚體，在催化劑作用下，采用淤漿聚合或氣相聚合工藝，所得到聚合物經(jīng)閃蒸、分離、干燥、造粒等工序，獲得顆粒均勻成品。涉及諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑，吹塑、注塑和滾塑。1.2.3.1擠塑用于擠塑生產(chǎn)品級(jí)普通具備不大于1熔體指數(shù)和中寬到寬MWD。在加工過(guò)程中，低MI可獲得適當(dāng)熔體強(qiáng)度。更寬MWD品級(jí)更適于擠塑，由于它們具備更高生產(chǎn)速度，較低模口壓力并且熔體斷裂趨勢(shì)減少。PE有許多擠塑用途，如電線(xiàn)、電纜、軟管、管材和型材。管材應(yīng)用范疇從用于天然氣小截面黃管到48直徑用于工業(yè)和都市管道厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混凝土制成雨水排水管和其他下水道管線(xiàn)代替物增長(zhǎng)迅速。板材和熱成型：許多大型野餐型冷藏箱熱成型襯里是由PE制成，具備韌性、重量輕和耐用性。其他片材和熱成型產(chǎn)品涉及擋泥板、槽罐襯里、盤(pán)盆防護(hù)罩、運(yùn)送箱和罐。一種大量增長(zhǎng)迅速片材應(yīng)用是地膜或池底村里，這是基于MDPE具備韌性、耐化學(xué)性和不滲入性。1.2.3.2吹塑在美國(guó)銷(xiāo)售HDPE1/3以上用于吹塑用途。這些范疇從裝漂白劑、機(jī)油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水瓶子到大型冰箱、汽車(chē)燃料箱和筒罐。吹塑品級(jí)特性指標(biāo)，如熔體強(qiáng)度、ES～CR和韌性，與用于片材和熱成型應(yīng)用級(jí)相似，故相似品級(jí)可以采用。注射-吹塑通慣用于制造更小容器，用于包裝藥物、洗發(fā)液和化妝品。這種加工過(guò)程一種長(zhǎng)處是生產(chǎn)瓶子自動(dòng)去邊角，不需象普通吹塑加工那樣后期修整環(huán)節(jié)。盡管有某些窄MWD品級(jí)用于改進(jìn)表面光潔度，普通使用中寬到寬MWD品級(jí)。1.2.3.3注塑HDPE有數(shù)不清應(yīng)用，范疇從可重復(fù)使用薄壁飲料杯到5－gal罐，消費(fèi)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)HDPE1/5。注塑品級(jí)普通熔體指數(shù)5～10，有具備韌性較低流動(dòng)性品級(jí)和具備可加工性較高流動(dòng)性品級(jí)。用途涉及日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂應(yīng)用，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料箱和90－gal垃圾罐。1.2.3.4滾塑采用這種加工法材料普通被粉碎成粉末料，使其在熱循環(huán)中熔融并流動(dòng)。滾塑使用兩類(lèi)PE：通用和可交聯(lián)類(lèi)。通用級(jí)MDPE/HDPE普通密度范疇從0.935到0.945g／ml，具備窄MWD，使產(chǎn)品具備高沖擊性和最小翹曲，其熔體指數(shù)范疇普通為3～8。更高高性能滾塑應(yīng)用系運(yùn)用其化學(xué)可交聯(lián)品級(jí)獨(dú)特性能。這些品級(jí)在模塑周期第一段，流動(dòng)性好，而后交聯(lián)以形成其卓越抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、韌性。耐磨性和耐氣候性?？山宦?lián)PE唯一合用于大型容器，范疇從500－gal運(yùn)送各種化學(xué)品儲(chǔ)罐到0－gal農(nóng)用儲(chǔ)箱。1.2.3.5薄膜PE薄膜加工普通用普通吹膜加工或平擠加工法。大多數(shù)PE用于薄膜，通用低密度PE（LDPE）或線(xiàn)性低密PE（LLDPE）都可用。HDPE薄膜級(jí)普通用于規(guī)定優(yōu)越拉伸性和極好防滲性地方。例如，HDPE膜慣用于商品袋、雜貨袋和食物包裝。1.3世界聚乙烯工業(yè)發(fā)展概況[5]

1.3.1聚乙烯發(fā)呈現(xiàn)狀上世紀(jì)90年代，世界聚乙烯工業(yè)經(jīng)歷了迅速發(fā)展時(shí)期，產(chǎn)能平均增幅達(dá)到約6.0%，特別是亞洲和中東地區(qū)石化工業(yè)發(fā)展，為世界聚乙烯工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。聚乙烯始終是世界需求量最大通用塑料，從近十年發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，盡管需求增長(zhǎng)低于聚丙烯，但其年均增長(zhǎng)率仍達(dá)到了約6.3%。聚乙烯樹(shù)脂需求迅速增長(zhǎng)得益于如下幾種方面，一是由于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和開(kāi)辟新應(yīng)用領(lǐng)域；二是世界包裝產(chǎn)品變革，使得聚乙烯薄膜在幾乎所有產(chǎn)品包裝物中得到廣泛應(yīng)用。同步HDPE在技術(shù)上突破使得其在管材、中空等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。依照預(yù)測(cè)，在將來(lái)5年內(nèi)世界聚乙烯樹(shù)脂需求仍將保持較高增幅，年均增長(zhǎng)率將達(dá)到約4.5%。

將來(lái)聚乙烯樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng)域仍將集中在包裝、農(nóng)業(yè)、建筑和電線(xiàn)電纜等方面。其中薄膜仍是聚乙烯最大用途。將來(lái)聚乙烯薄膜將更加專(zhuān)業(yè)化、扭結(jié)包裝膜、收縮包裝膜、纏繞包裝膜、貼體包裝膜、充氣包裝膜、高阻透性膜（阻氣、阻光等）、高耐熱性膜、選取滲入膜、保鮮膜、抗菌膜等產(chǎn)品應(yīng)用比例將逐漸增大。

雙峰技術(shù)使得HDPE產(chǎn)品在薄膜和管材領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。雙峰技術(shù)于前打開(kāi)了高密度聚乙烯薄膜市場(chǎng)，當(dāng)前其在管道應(yīng)用中又獲得了巨大發(fā)展。雙峰聚乙烯較好地解決了產(chǎn)品既具備良好力學(xué)性能，又便于加工這一矛盾，在薄膜、建材、管道、吹塑成型用料、注塑成型用料、電線(xiàn)電纜等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。

茂金屬聚乙烯應(yīng)用將不斷擴(kuò)大。依照記錄，當(dāng)前世界茂金屬和單活性中心SSC催化劑生產(chǎn)聚乙烯約為150萬(wàn)噸/年，其中用于食品包裝約占36%，非食品包裝約占47%，其她方面（醫(yī)藥、汽車(chē)和建筑等）約占17%。茂金屬LLDPE（mLLDPE）當(dāng)前約占LLDPE總消費(fèi)量15%，預(yù)測(cè)到這一比例將達(dá)到約22%。此后mLLDPE年均消費(fèi)增長(zhǎng)率將高于LLDPE，達(dá)到約15%。由于mLLDPE產(chǎn)品有更好性能，許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛采用mLLDPE代替常規(guī)LLDPE。依照預(yù)測(cè)，在將來(lái)發(fā)達(dá)國(guó)家LLDPE產(chǎn)量增長(zhǎng)近一半將來(lái)自于mLLDPE。

涂層用LDPE市場(chǎng)前景遼闊。聚乙烯樹(shù)脂涂層生產(chǎn)重要集中在復(fù)合彩印領(lǐng)域。隨著人們對(duì)產(chǎn)品包裝注重，包裝工業(yè)發(fā)展極大地帶動(dòng)了聚乙烯涂層增長(zhǎng)，且可加工品種不斷增長(zhǎng)，已應(yīng)用到紙板、聚酯膜、玻璃紙、聚丙烯膜、聚丙烯編織袋、膠帶、布等各種材質(zhì)；新品如離型紙、食品包裝制品、建筑用水泥包裝等，其中離型紙作為一種新型材料廣泛應(yīng)用于商標(biāo)、標(biāo)簽、膠粘帶及廣告紙等方面。

1.3.2生產(chǎn)工藝研究新進(jìn)展

長(zhǎng)期以來(lái)，在聚乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，始終是各種工藝并存，各展其長(zhǎng)。當(dāng)前并存液相法工藝有Nova公司中壓法工藝、Dow化學(xué)公司低壓冷卻法工藝和DSM公司低壓絕熱工藝。應(yīng)用最為廣泛漿液法工藝是科諾科菲利浦斯、索爾維公司環(huán)管工藝和赫斯特、日產(chǎn)化學(xué)、三井化學(xué)攪拌釜工藝。氣相法工藝重要有Univation公司Unipol工藝、BP公司Innovene工藝和Basell公司Spherilene工藝。近年來(lái)，在各工藝技術(shù)并存同步，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。其中冷凝及超冷凝技術(shù)、不造粒技術(shù)、共聚技術(shù)、雙峰技術(shù)、超臨界烯烴聚合技術(shù)以及反映器新配備等新技術(shù)開(kāi)發(fā)，極大地增進(jìn)了世界聚乙烯工業(yè)發(fā)展。1.3.2.1冷凝及超冷凝技術(shù)冷凝及超冷凝技術(shù)是UCC、Exxon化學(xué)和BP公司開(kāi)發(fā)，是指在普通氣相法PE流化床反映器工藝基本上，使反映聚合熱由循環(huán)氣體溫升和冷凝液體蒸發(fā)潛熱共同帶出反映器，從而提高反映器時(shí)空產(chǎn)率和循環(huán)氣撤熱一種技術(shù)。冷凝操作可以依照生產(chǎn)需要隨時(shí)在線(xiàn)進(jìn)行切換，使裝置可以在投資不需要增長(zhǎng)太大狀況下大幅度提高裝置生產(chǎn)能力，裝置操作彈性大，使得該技術(shù)具備無(wú)可比擬優(yōu)越性。通過(guò)采用該技術(shù)不但將單線(xiàn)最大生產(chǎn)能力從22.5萬(wàn)噸/年提高到45萬(wàn)噸/年以上，并且進(jìn)一步減少了單位產(chǎn)品投資和操作費(fèi)用，操作穩(wěn)定性也得到了進(jìn)一步提高。

1.3.2.2不造粒技術(shù)隨著催化劑技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)前已浮現(xiàn)了直接由聚合釜中制得無(wú)需進(jìn)一步造粒球形PE樹(shù)脂技術(shù)。直接生產(chǎn)不需造粒樹(shù)脂，不但能省去大量耗能擠出造粒等環(huán)節(jié)，并且從反映器中得到低結(jié)晶產(chǎn)品不發(fā)生形態(tài)變化，這樣有助于縮短加工周期、節(jié)約加工能量。Montell公司Spherilene工藝采用負(fù)載于MgCl2上鈦系催化劑，由反映器直接生產(chǎn)出密度為0.890-0.970g/cm3PE球形顆粒，產(chǎn)品涉及LDPE、LLDPE和HDPE，甚至在不減少裝置生產(chǎn)能力狀況下生產(chǎn)VLDPE和ULDPE。由于省去了造粒工序，可使裝置投資減少20%。該工藝把淤漿法預(yù)聚技術(shù)與氣相流化床技術(shù)結(jié)合起來(lái)，反映先在一種小環(huán)管反映器中進(jìn)行，然后預(yù)聚物持續(xù)通過(guò)一種或兩個(gè)短停留時(shí)間氣相流化床，兩個(gè)氣相流化床中可控制及維持完全獨(dú)立氣體構(gòu)成，溫度和壓力可獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)更大靈活性。

1.3.2.3共聚技術(shù)采用共聚技術(shù)對(duì)PE進(jìn)行改性近年來(lái)得到長(zhǎng)足發(fā)展。低壓PE工藝明顯進(jìn)展之一就是HDPE和LLDPE共聚單體從1-丁烯向高檔α-烯烴(1-己烯、1-辛烯和4-甲基-1-戊烯)轉(zhuǎn)變。普通以為長(zhǎng)鏈單體共聚LLDPE比短鏈單體共聚樹(shù)脂具備更高整體韌性和強(qiáng)度，且長(zhǎng)鏈單體對(duì)LLDPE樹(shù)脂性能改進(jìn)峰值處在1-己烯與1-辛烯之間，而1-辛烯共聚LLDPE韌性最佳。隨著新型具備良好共聚性能催化劑開(kāi)發(fā)成功，以及冷凝態(tài)和超冷凝態(tài)進(jìn)料技術(shù)應(yīng)用，許多公司已可以經(jīng)濟(jì)、有效地生產(chǎn)高檔α-烯烴共聚LLDPE樹(shù)脂。如Mobil公司在氣相流化床反映器中釆用茂金屬催化劑，在與Z-N催化劑相似條件下，用1-己烯共聚生產(chǎn)超強(qiáng)LLDPE，其透明度甚至好于LDPE，霧度約為6%，而普通LLDPE霧度約為16%，而沖擊強(qiáng)度高達(dá)7.85N。Dow公司Dowlex辛烯共聚LLDPE同樣具備類(lèi)似性能。1.3.2.4反映器新配備近來(lái)，開(kāi)發(fā)大型管式反映器是生產(chǎn)LDPE趨勢(shì)，釜式工藝變得越來(lái)越過(guò)時(shí)，但是2臺(tái)釜式反映器串聯(lián)操作技術(shù)開(kāi)發(fā)，使釜式反映器工藝生產(chǎn)費(fèi)用可與管式反映器競(jìng)爭(zhēng)。住友化學(xué)在這種反映器配備方面較有經(jīng)驗(yàn)，其不但使用這種配備方式在日本生產(chǎn)LDPE，并且將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給巴西Opptroquimica公司。2臺(tái)釜式反映器串聯(lián)可使乙烯生成PE轉(zhuǎn)化率至少提高35％，裝置產(chǎn)量提高達(dá)50％，同步生產(chǎn)同量PE電力消耗減少，從而生產(chǎn)每噸PE可變生產(chǎn)費(fèi)用可減少約25％。

1.3.2.5雙峰技術(shù)雙峰聚乙烯是指相對(duì)分子質(zhì)量分布曲線(xiàn)呈現(xiàn)兩個(gè)峰值聚乙烯樹(shù)脂，雙峰樹(shù)脂可以在獲得優(yōu)越物理性能同步改進(jìn)其加工性能。當(dāng)前，生產(chǎn)雙峰樹(shù)脂辦法重要有熔融共混、反映器串聯(lián)、在單一反映器中使用雙金屬催化劑或混合催化劑等辦法。當(dāng)前生產(chǎn)商重要采用串聯(lián)反映器辦法，重要代表有Univation公司UnipolⅡ工藝、Basell公司反映器串聯(lián)氣相Spherilene工藝、Borealis公司Borstar工藝、Phillips、Mitsui、Basell、Solvay等開(kāi)發(fā)淤漿法串聯(lián)反映器生產(chǎn)工藝等。單反映器法是通過(guò)開(kāi)發(fā)具有各種活性中心催化劑體系，在一種反映器內(nèi)合成雙峰相對(duì)分子質(zhì)量分布聚乙烯樹(shù)脂。單反映器法可以減少投資成本，但催化劑費(fèi)用較高，開(kāi)發(fā)難度大，并且產(chǎn)品性能會(huì)受到一定限制。Univation公司采用單反映器，成功試產(chǎn)了雙峰HDPE。1.3.2.6原位法技術(shù)工業(yè)上生產(chǎn)LLDPE普通是在反映器中加入一定比例α-烯烴（如-丁烯、1-己烯和1-辛烯）與乙烯進(jìn)行共聚，這些單體均由乙烯齊聚生成。原位共聚是在反映體系中，以乙烯為唯一原料，運(yùn)用齊聚催化劑實(shí)現(xiàn)乙烯齊聚生成共聚α-烯烴，然后運(yùn)用共聚催化劑使之與乙烯共聚，制備LLDPE。采用原位共聚可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，減少生產(chǎn)成本，運(yùn)用這種辦法還可以通過(guò)變化齊聚催化劑與共聚催化劑組合、配比及加入方式、助催化劑用量等反映條件達(dá)到對(duì)聚合物進(jìn)行分子剪裁和調(diào)控產(chǎn)品構(gòu)造和性能目。

1.3.2.7激光法技術(shù)[10]新近，意大利佛羅倫斯大學(xué)非線(xiàn)性光譜實(shí)驗(yàn)室研究人員開(kāi)發(fā)出一種以激光作催化劑，高壓法生產(chǎn)結(jié)晶聚乙烯(PE)新工藝。該工藝操作簡(jiǎn)樸，聚合物收率高，結(jié)晶度高，適于大規(guī)模應(yīng)用。普通狀況下，烯烴可在極高壓力下完畢聚合，但這種條件下生成聚合物多為高度分枝非結(jié)晶材料。而采用激光催化新工藝可在較低壓力下完畢聚合，并生成完全結(jié)晶PE聚合物。反映中通過(guò)光吸取過(guò)程使分子形態(tài)發(fā)生變化，非常有助于生成線(xiàn)性高聚物。除可改進(jìn)PE性能外，這種新工藝還不需涉及催化劑使用與后解決，從主線(xiàn)上解決了環(huán)保問(wèn)題。2.生產(chǎn)方案擬定2.1生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介2.1.1生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介[11]高密度聚乙烯(HDPE)因其綜合性能優(yōu)良,原料來(lái)源豐富，成本較低而得到廣泛應(yīng)用。HDPE于70年代開(kāi)始推向市場(chǎng)，產(chǎn)品密度為0.94～0.97g/cm3，習(xí)慣稱(chēng)之為聚乙烯(PE)第二代產(chǎn)品。當(dāng)前，雙峰技術(shù)浮現(xiàn)帶來(lái)新市場(chǎng)發(fā)展。采用雙峰技術(shù)生產(chǎn)樹(shù)脂，高分子量某些有較高強(qiáng)度，低分子量某些使樹(shù)脂加工性能更好，其產(chǎn)品性能明顯優(yōu)于普通寬分子量分布樹(shù)脂，被稱(chēng)作新一代HDPE產(chǎn)品。HDPE是當(dāng)前世界生產(chǎn)能力和需求量位居第三大類(lèi)聚烯烴品種。HDPE生產(chǎn)技術(shù)有種，即淤漿法、氣相法和溶液法。淤漿法依照反映器不同，分為釜式反映與管式反映2種工藝路線(xiàn)。HDPE產(chǎn)品重要用途為膜料、壓力管、大型中空容器和擠壓板材。2.1.1淤漿法是最早開(kāi)發(fā)生產(chǎn)技術(shù)，技術(shù)工藝比較成熟，產(chǎn)品性能好，反映壓力較低，易于控制，但撤熱問(wèn)題始終制約著單線(xiàn)生產(chǎn)能力提高。環(huán)管反映器產(chǎn)生較好地解決了撤熱問(wèn)題，提高了單線(xiàn)生產(chǎn)能力。當(dāng)前，采用釜式反映生產(chǎn)廠家，為了提高單線(xiàn)生產(chǎn)能力，采用漿液外循環(huán)辦法。a.北歐北星Borealis工藝北歐化工公司北星雙峰Borealis工藝可以采用Ziegler-Natta(Z-N)催化劑，也可用單中心催化劑，用環(huán)管反映器和氣相反映器串聯(lián)組合生產(chǎn)雙峰型線(xiàn)型低密度聚乙烯(LLDPE)和HDPE(見(jiàn)圖1)。產(chǎn)品密度為0.918～0.970g/cm3，熔體流動(dòng)指數(shù)(MI)為0.1～100.0g/10min該工藝中環(huán)管反映器和氣相反映器彼此是完全獨(dú)立，容易控制各自反映條件，從而拓寬產(chǎn)品范疇。氣相反映器不再添加新鮮催化劑，無(wú)粘釜現(xiàn)象，不會(huì)生成片狀、塊狀聚合物。這套反映系統(tǒng)可以靈活生成雙峰型和單峰型產(chǎn)品，分子量分布可以從窄到寬變化可以依照最后產(chǎn)品規(guī)定,生產(chǎn)出各種用途牌號(hào)。如規(guī)定一定強(qiáng)度管材、膜泡穩(wěn)定薄膜、高耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性和剛性吹塑制品等。這種被稱(chēng)為“Borstar”工藝雙峰PE技術(shù)，是Borealis公司芬蘭Neste公司10近年前開(kāi)發(fā)。據(jù)稱(chēng)，其BC200型催化劑也是雙峰PE技術(shù)核心。該催化劑在聚合反映全過(guò)程始終有高活性，不同聚合反映階段同一活性中心上可以生長(zhǎng)出分子量大小不同分子鏈，此特性是控制雙峰分子量分布核心。這種PE新工藝具備新思路，重要特點(diǎn)有:(1)應(yīng)用Z-N和單中心催化劑可以在每一種反映環(huán)節(jié)中精準(zhǔn)、重復(fù)性地生產(chǎn)出具備特定分子構(gòu)造產(chǎn)品。(2)可以互相獨(dú)立地在一種反映器中生產(chǎn)出極低分子量產(chǎn)品，而在此外一種反映器中生產(chǎn)出具備極高分子量產(chǎn)品。(3)可以在任何一種反映器中加人共聚單體而不影響其她反映器中反映，同步共聚單體加人不會(huì)影響該反映器中產(chǎn)品分子量。(4)具備很大靈活性，能生產(chǎn)從很低密度到很高密度PE，涉及那此可以代替此前在高壓反映器中生產(chǎn)低密度聚乙烯(LDPE)。(5)可以迅速、簡(jiǎn)樸地投人生產(chǎn)，并且可以很以便地轉(zhuǎn)產(chǎn)范疇很寬其她系列產(chǎn)品。(6)低生產(chǎn)成本，低投入資本。北歐雙峰型BC200催化劑是用氧化硅為載體Z-N催化劑，不但適于雙峰產(chǎn)品生產(chǎn)，并且也適于單峰產(chǎn)品生產(chǎn)，催化劑壽命長(zhǎng)。在所有工藝條件下，它具備活性高、聚合壽命長(zhǎng)、顆粒形態(tài)非常好、高密度共聚和氫敏感性、再制備性能好等長(zhǎng)處。新開(kāi)發(fā)BC210型催化劑，生產(chǎn)樹(shù)脂分子量分布更寬;以Bc250型有更穩(wěn)定高活性。使用北歐雙峰HDPE薄膜產(chǎn)品，在機(jī)械性能相似時(shí)，薄膜厚度減少，優(yōu)良韌性和脆性性能相平衡，剛性與抗穿刺性提高，在橫向縱向上均有很高扯破強(qiáng)度薄膜質(zhì)量進(jìn)一步改進(jìn)，使薄膜厚度偏差小、凝膠少、薄膜外觀好。雙峰薄膜產(chǎn)品有:FB1460和FB1550，應(yīng)用于商品包裝、購(gòu)物袋等領(lǐng)域，密度為0.948～0.965g/cm3。雙峰吹塑產(chǎn)品牌號(hào)有:BB2581,其MI為28g/10min，密度為0.958g/cm3，重要應(yīng)用在日用及工業(yè)用化學(xué)品包裝箱瓶。雙峰注射成型牌號(hào)重要用于化學(xué)品包裝，其耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、沖擊強(qiáng)度等綜合性能好，用于制造直徑793mm、壁厚53mm1995年，Borlealis工藝工業(yè)規(guī)模裝置初次在芬蘭投人使用，生產(chǎn)能力為200kt/a。另2條生產(chǎn)線(xiàn)在阿聯(lián)酉AbuDhabi,單線(xiàn)最大能力為450kt/a。國(guó)內(nèi)上海石油化工股份有限公司引進(jìn)生產(chǎn)能力為250kt/a裝置已于4月投產(chǎn)。當(dāng)前，該工藝已能生產(chǎn)出MI為7g/10min高密度雙峰產(chǎn)品MH-702。當(dāng)前，世界上采用這種工藝總生產(chǎn)能力達(dá)1.5Mt/a左右。b.三井石化工藝[12]日本三井石化公司低壓淤漿法生產(chǎn)HDPE和中密度聚乙烯(MDPE)工藝叫CX工藝。CX工藝通過(guò)調(diào)節(jié)反映器，而不變化催化劑體系可以生產(chǎn)雙峰型樹(shù)脂，分戶(hù)量分布可以自由調(diào)節(jié)，且容易控制，生產(chǎn)樹(shù)脂MI范疇也很寬。采用新開(kāi)發(fā)高效催化劑結(jié)合先進(jìn)聚合工藝和控制系統(tǒng)使生產(chǎn)十分穩(wěn)定。單一催化劑體系和簡(jiǎn)樸聚合操作，使產(chǎn)品牌號(hào)切換容易，周期短，切換時(shí)不符合規(guī)格產(chǎn)品少。該工藝以高純度乙烯為重要原料，丙烯或1-丁烯為共聚單體，己烷為溶劑，采用高效催化劑，在72～85℃條件下進(jìn)行低壓聚合反映。聚合淤漿經(jīng)分離干燥，混煉造粒得到各種性能優(yōu)良HDPE產(chǎn)品(見(jiàn)圖2)。該工藝生產(chǎn)產(chǎn)品MI為0.01～50.00g/10min，分子量分布可從窄到很寬,密度為0.93～0.97g/cm3。重要產(chǎn)品有：高密度薄膜7000F、注塑產(chǎn)品2200J和吹塑中空產(chǎn)品5200B。由于此工藝是采用內(nèi)循環(huán)式反映器和旋轉(zhuǎn)式干燥窯進(jìn)行樹(shù)脂干燥，限制了產(chǎn)量進(jìn)一步提高，最大生產(chǎn)能力為當(dāng)前，世界上采用和正在建設(shè)中ＣＸ工藝生產(chǎn)線(xiàn)共有33條，總生產(chǎn)能力達(dá)3.3Mt/a。c.Hostalen工藝Hostalen工藝是德國(guó)Hostalen公司用攪拌釜和重烷烴稀釋劑生產(chǎn)HDPE工藝。當(dāng)前,Hostalen公司PE某些重組入Basell公司。Hostalen工藝采用2個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)反映器淤漿法聚合工藝，用相似催化劑，可以生產(chǎn)分子量分布從窄到寬高性能PE樹(shù)脂(見(jiàn)圖3)。在該工藝中，催化劑僅加人第一種反映器，聚合反映分散介質(zhì)為正己烷，在高活性Z-E催化劑作用下進(jìn)行，留在聚合物中催化劑殘?jiān)亢苌?，因而不需脫活和去除催化劑。催化劑、分散介質(zhì)、單體和氫加人到反映器1，進(jìn)行第一步聚合反映;然后，漿液進(jìn)人反映器2。要生產(chǎn)雙峰型產(chǎn)品，則要在與反映器1不同條件下進(jìn)行第二步聚合反映，反映器2也加人乙烯、丁烯和補(bǔ)充分散介質(zhì)，通過(guò)控制可以得到高性能PE樹(shù)脂。串聯(lián)反映器工藝可以生產(chǎn)“定做”產(chǎn)品，分子量分布從窄到寬，產(chǎn)品MI從不大于0.01g/10min(雙峰產(chǎn)品）到不不大于50.00g/10min(單峰產(chǎn)品)均可；還可生產(chǎn)雙峰HDPE合金。淤漿法釜式反映器持續(xù)聚合工藝特點(diǎn)是：（1）操作壓力和操作溫度低。（2）雙釜反映器可通過(guò)采用并聯(lián)及串聯(lián)不同形式生產(chǎn)單峰及雙峰產(chǎn)品，并能生產(chǎn)高質(zhì)量及特殊用途產(chǎn)品。（3）工藝操作彈性高，穩(wěn)定性好且生產(chǎn)靈活,產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換快，時(shí)間短（約半天時(shí)間）。（4）對(duì)原料乙烯及共聚單體純度規(guī)定不高，不需要精制系統(tǒng)。（5）共聚單體采用丙烯、1-丁烯既可生產(chǎn)分子量分布寬產(chǎn)品，也可生產(chǎn)分布窄產(chǎn)品。（6）采用己烷作溶劑，回收單元簡(jiǎn)樸。(7)高活性體系催化劑已開(kāi)發(fā),THE、THT、THB、三種催化劑生產(chǎn)技術(shù)可轉(zhuǎn)讓?zhuān)琓HS催化劑不轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)技術(shù)，只出售催化劑。(8)新型催化劑具備氫調(diào)敏捷度高、共聚性能好、粉末產(chǎn)品顆粒大、分布均勻，聚合釜不易粘壁。(9)反映器容積可達(dá)185m3，采用外盤(pán)管及外冷卻器2(10)設(shè)有1-丁烯回收裝置，以減少其耗量。Hostalen工藝HDPE產(chǎn)品應(yīng)用范疇有:(1)膜料產(chǎn)品:HF7740F2是中分子量及分子量分布窄產(chǎn)品，MI為(1.8±0.4)g/10min,密度為(0.944±0.002)g/cm3，重要用于生產(chǎn)拉伸膜、袋料和纖維。(2)管材產(chǎn)品:HN5010T2N,MI為(0.45±0.05)g/10min,密度為，可(0.945±0.002)g/cm3,可制成直徑1600mm、長(zhǎng)30m管道，具備高剛性、高模量、高韌性和耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性高。(3)大型中空容器產(chǎn)品:HM8255,MI為(0.35±0.06)g/10min,密度為(0.952±0.002)g/cm3,，其耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性和外觀表面均非常好，重要用于制約500L大型中空容器。當(dāng)前，世界上正在運(yùn)營(yíng)和建設(shè)中Hostalen工藝工業(yè)裝置共有21套，最大生產(chǎn)能力為380kt/a(巴西PortoAlegre廠)。用Hostalen工藝每年生產(chǎn)產(chǎn)品總量接近2.3Mt。d.Phillips環(huán)管工藝Phillips石油公司使用環(huán)管反映器生產(chǎn)全密度PE樹(shù)脂。其MI從2～200g/10min，密度為0.92～0.97g/cm3，分子量分布從極窄到極寬。該工藝采用高活性催化劑在異丁烷淤漿中進(jìn)行聚合反映;MI和分子量分布由催化劑、操作條件和氫氣控制，密度由共聚單體加人來(lái)調(diào)節(jié)。共聚單體涉及1-丁烯，1-己烯，戊烯和1-辛烯。由于采用高活性催化劑，因而省去了催化劑脫除。在聚合反映中不會(huì)形成蠟狀或其她副產(chǎn)物,因而減少了影響環(huán)境排放物(見(jiàn)圖4)。乙烯、異丁烷、共聚單體和催化劑被持續(xù)地加人環(huán)管反映器中，在溫度低于100℃、壓力約4Mpa、停留時(shí)間約1h條件下發(fā)生聚合反映。乙烯單程轉(zhuǎn)化率不不大于97%。閃蒸反映器流出物，從氣態(tài)物流中分離出固體樹(shù)脂。PE當(dāng)前，世界上該工藝正在生產(chǎn)或建設(shè)中生產(chǎn)線(xiàn)有82條，占世界生產(chǎn)能力34%。2.1.1.氣相法是近幾年發(fā)展起來(lái)技術(shù)，有較好共聚性及氫調(diào)敏感性，故可生產(chǎn)不同用途產(chǎn)品。重要特點(diǎn)是工藝流程短，不使用溶劑，不需要溶劑回收工序，反映熱靠循環(huán)乙烯帶走，有3種催化劑體系，在一條生產(chǎn)線(xiàn)上可生產(chǎn)全密度PE。a.UCC工藝UCCUnipol工藝采用低壓氣相流化床反映器、適當(dāng)固態(tài)和淤漿催化劑生產(chǎn)寬分子量分布LLPDE/HDPE。產(chǎn)品為自由流動(dòng)粒料，通過(guò)選取適當(dāng)催化劑和調(diào)節(jié)反映條件控制樹(shù)脂MI和分子量分布，通過(guò)控制共聚單體來(lái)控制產(chǎn)品密度。由于老式催化劑和茂金屬催化劑高活性，不需脫除催化劑。產(chǎn)品密度為0.915～0.970g/cm3，MI從不大于0.1g/10min到不不大于200.0g/10min，牌號(hào)合用于薄膜、吹塑、管材、滾塑和其她擠出制品。采用氣相流化床聚合反映工藝特點(diǎn)是:(1)操作壓力低、溫度較高工藝設(shè)備材料以碳鋼為主，投資較低。(2)該工藝可在同一裝置上既生產(chǎn)LLDPE,也生產(chǎn)HDPE，密度覆蓋面大(0.915～0.970g/cm3)。(3)聚合物分子量分布涉及了從非常窄到非常寬范疇。(4)催化劑體系涉及欽系和鉻系，即M、F、S。(5)茂金屬催化劑是被廣泛公認(rèn)已商業(yè)化催化劑體系，用于生產(chǎn)ExxpolTMHPRmlLLDPE高機(jī)械性能膜以及生產(chǎn)ExxpolEZPHPRmlLLDPE易加工樹(shù)脂。該技術(shù)由于使用茂金屬催化劑體系，可以在諸多領(lǐng)域取代高壓LDPE。(6)工藝具備很大靈活性，且工藝簡(jiǎn)樸，操作穩(wěn)定、容易，彈性大。(7)對(duì)原料純度規(guī)定高，因而所有原料均要精制。(8)不需用溶劑，因而減少了溶劑回收系統(tǒng)。(9)能耗低，維修和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，是經(jīng)濟(jì)工藝技術(shù)。(10)UCC和Exxon公司共同開(kāi)發(fā)了復(fù)合型茂金屬催化劑，在單個(gè)反映器中即可生產(chǎn)分子量分布寬雙峰產(chǎn)品，當(dāng)前正在實(shí)驗(yàn)中。(11)回在改擴(kuò)建裝置中，可采用Univation冷凝技術(shù)使裝置生產(chǎn)能力提高到160%(液/氣混合進(jìn)料)，采用超冷凝技術(shù)使裝置生產(chǎn)能力提高到250%(液體進(jìn)料)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)Unipol工藝大某些生產(chǎn)裝置已經(jīng)采用國(guó)產(chǎn)冷凝技術(shù)進(jìn)行了改擴(kuò)建，超過(guò)裝置原設(shè)計(jì)能力120%～200%。茂名石化乙烯工業(yè)公司已成功地使用了冷凝技術(shù)，并應(yīng)用國(guó)產(chǎn)SCG-1催化劑，活性為5kg/g左右。Unipol工藝是應(yīng)用較多工藝，當(dāng)前世界上正在運(yùn)營(yíng)或建設(shè)中裝置有90套，單線(xiàn)最大生產(chǎn)能力為450/kt/a。世界年總產(chǎn)量約為5MtbBP工藝BP公司在低壓和低溫下用氣相流化床法生產(chǎn)LLDPE和HDPE見(jiàn)圖5。Z-N催化劑被直接注人反映器，而鉻催化劑在活化后被直接注人反映器，鉻催化劑可生產(chǎn)出分子量分布寬產(chǎn)品,并支持Z-N催化劑生產(chǎn)出分子量分布窄產(chǎn)品。對(duì)工藝氣體構(gòu)成和條件進(jìn)行持續(xù)和自動(dòng)地調(diào)節(jié)，可以精準(zhǔn)地控制產(chǎn)品性質(zhì)。反映器在設(shè)計(jì)上保證了混合良好和溫度不變。反映床操作條件較緩和，壓力為2MPa，溫度為75～100℃。聚合物顆粒在流化床反映器中生成，流化氣體是乙烯、共聚物、氫氣和氮?dú)饣旌衔?。從反映器出?lái)細(xì)聚合物顆粒與出口氣體被旋風(fēng)分離器收集，被循環(huán)送入反映器。這一特點(diǎn)保證了這些顆粒不在反映回路循環(huán)，否則它們會(huì)堵塞壓縮機(jī)、換熱器和反映器格柵。同樣，它也可以防止產(chǎn)品受污染。未反映氣體經(jīng)冷卻，從液體分離器中分離出來(lái)，經(jīng)壓縮機(jī)返回反映器，在設(shè)定溫度下保持聚合物顆粒生成。催化劑與產(chǎn)品混合在一起，不需任何脫除工序。反映器和其她大某些設(shè)備是由碳鋼制成。聚合物粉末經(jīng)排出系統(tǒng)提取，并在一種簡(jiǎn)樸脫氣段通過(guò)循環(huán)氮?dú)鈴挠嘘P(guān)工藝氣中分離出來(lái)。聚合粉末用氣體輸送到后解決段，在造粒和存儲(chǔ)前加入添加劑。該工藝可以生產(chǎn)分子量分布較寬LDPPE和HDPE產(chǎn)品。LDPPE用于薄膜、注塑、旋轉(zhuǎn)成型和擠塑。窄分子量HDPE可提供高級(jí)別注塑料，寬分子量HDPE用于吹塑、管材、薄膜和其她擠塑用途。中華人民共和國(guó)石油蘭州石化公司和獨(dú)山子石化公司都是采用BP工藝生產(chǎn)PE，生產(chǎn)能力為60kt/a。該工藝反映溫度為80℃，壓力為2MPa，在BP流化床中反映生成PE產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，銷(xiāo)售穩(wěn)定，在世界范疇內(nèi)采用此工藝正在運(yùn)轉(zhuǎn)、設(shè)計(jì)或建造中生產(chǎn)線(xiàn)有30余條，生產(chǎn)能力從50kt/a到300kt/a。2.1.1.溶液法最大特點(diǎn)是高壓聚合反映后產(chǎn)物是以熔融狀態(tài)浮現(xiàn)，可以直接去造粒。該法生產(chǎn)時(shí)間短，只需幾分鐘，聚合釜容積小，時(shí)空產(chǎn)率高，但反映不易控制。在溶液法工藝中，聚合物也能溶解在反映溶劑中，此反映溶劑普通為環(huán)己烷。有3種類(lèi)型反映器，即中壓反映器（加拿大DuPont公司）、低壓冷卻型反映器（美國(guó)道化學(xué)公司）和絕熱反映器（荷蘭DSM公司）。加拿大，DUPont公司Sctartech工藝操作溫度為300℃，操作壓力為13.8MPa。使用環(huán)己烷作溶劑，運(yùn)用反映熱輸人額外能量能使聚合物脫揮發(fā)分為最小。該工藝重要特點(diǎn)是:反映無(wú)需冷凍，反映停留時(shí)間短，普通少于2min，乙烯轉(zhuǎn)化率為95%，，無(wú)凝膠產(chǎn)品，采用環(huán)己烷作溶劑，操作簡(jiǎn)樸，催化劑組分在制備過(guò)程中無(wú)化學(xué)反映。國(guó)內(nèi)撫順乙烯化工有限公司80kt/t裝置屬于此類(lèi)工藝。1989年開(kāi)車(chē)初期，該裝置運(yùn)營(yíng)不好，反映器操作不穩(wěn)定，后經(jīng)催化劑系統(tǒng)由脫揮工藝改造為非脫揮工藝，當(dāng)前裝置運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)。產(chǎn)品品種多，質(zhì)量好。全世界該工藝有13條生產(chǎn)線(xiàn)正在生產(chǎn)和建設(shè)中，生產(chǎn)能力將近2Mt/aDSM公司溶液法工藝特點(diǎn)是停留時(shí)間僅幾分鐘，整個(gè)反映過(guò)程短于30min，因而，產(chǎn)品牌號(hào)切換快，采用各種共聚單體，操作彈性大，但反映控制難度大。由于是絕熱反映，故反映進(jìn)料要預(yù)先冷卻。全世界有5套專(zhuān)利生產(chǎn)裝置在運(yùn)營(yíng)。2.1.23種HDPE技術(shù)比較綜合上述3種HDPE技術(shù)可見(jiàn):淤漿法工藝比較成熟，一是淤漿法創(chuàng)造了雙峰PE技術(shù)；二是淤漿法可以生產(chǎn)易加工高強(qiáng)度薄膜和某些吹塑中空容器；三是可以做出高強(qiáng)度級(jí)別唯一管材PE100，節(jié)約材料和能源可達(dá)到30%。但此辦法工藝流程長(zhǎng)，有溶劑回收單元，還產(chǎn)生某些低聚物蠟。氣相法也是比較引人注目技術(shù)。工藝流程短，沒(méi)有溶劑，不需要回收單元，且粉料可直接進(jìn)行干燥和脫氣，使用茂金屬催化劑可生產(chǎn)HDRmlLDPE高機(jī)械性能膜和EZPmlLDPE易加工樹(shù)脂;當(dāng)前，產(chǎn)品重要在高強(qiáng)度薄膜和通訊電纜料方面有特長(zhǎng)。在PE雙峰技術(shù)和茂金屬催化劑產(chǎn)品方面，美國(guó)Exxon公司不出售此技術(shù)。溶液法是高壓聚合反映后產(chǎn)物，壓力高，溫度高，時(shí)空產(chǎn)率高，但反映不易控制。HDPE是性能優(yōu)秀通用型樹(shù)脂，重要消費(fèi)領(lǐng)域是制作薄膜、中空容器、管材、電纜、板材等,吹塑成型制中空容器是HDPE應(yīng)用重要方面。據(jù)稱(chēng)，Hostalen工藝已能生產(chǎn)出7kL中空容器。特別是近年來(lái)開(kāi)發(fā)雙峰PE，大大拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，使本來(lái)生產(chǎn)加工較難薄膜、管材有了突飛猛進(jìn)發(fā)展。薄膜變得易加工，拉伸強(qiáng)度(橫向/縱向)得到提高管材己在制造質(zhì)量上有所突破，可以生產(chǎn)出最小強(qiáng)度10MPa(即PE100)管材面向市場(chǎng)，并保證50a以?xún)?nèi)不龜裂、不損壞,在建筑材料和石油化工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2.2生產(chǎn)工藝擬定2.2.1生產(chǎn)工藝概述日本三井石化公司低壓淤漿法生產(chǎn)HDPECX工藝。通過(guò)調(diào)節(jié)反映器，而不變化催化劑體系可以生產(chǎn)雙峰型樹(shù)脂，分戶(hù)量分布可以自由調(diào)節(jié)，且容易控制，生產(chǎn)樹(shù)脂MI范疇也很寬。采用新開(kāi)發(fā)高效催化劑結(jié)合先進(jìn)聚合工藝和控制系統(tǒng)使生產(chǎn)十分穩(wěn)定。單一催化劑體系和簡(jiǎn)樸聚合操作，使產(chǎn)品牌號(hào)切換容易，周期短，切換時(shí)不符合規(guī)格產(chǎn)品少。2.2.2反映原理[9]本工藝聚合機(jī)理屬于陰離子配位聚合。乙烯單體是具備π-π共軛體系烯類(lèi)單體，處在絡(luò)合狀態(tài)鋁鈦活性中心，使乙烯單體雙鍵上電子云密度減少，從而打開(kāi)乙烯雙鍵，使乙烯單體不斷在鋁鈦活性中心處聚合?？傄蚁┚酆戏从呈饺缦拢簄CH2=CH2-[CH2-CH2]n-+829kcal/㎏PE其過(guò)程分為下列三步：(1)鏈引起--可概括為：擴(kuò)散(涉及溶解)--吸附(涉及絡(luò)合、極化)--插入。Cat-RCat-RCat-RCat-CH2-CH2-RCH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2注：R為烷基(2)鏈增長(zhǎng)--擴(kuò)散(涉及溶解)--吸附(涉及絡(luò)合、極化)--插入。Cat-CH2-CH2-RCat-CH2-CH2-RCat-CH2-CH2-RCH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2Cat-CH2-CH2-CH2-CH2-R(3)鏈終結(jié)--增長(zhǎng)中聚烯鏈會(huì)因各種因素而停止增長(zhǎng)，在生產(chǎn)過(guò)程中普通添加氫而使鏈終結(jié)。Cat-CH2-CH2CH2……CH2R+H2Cat-H＋CH3CH2……CH2R2.2.2.1并聯(lián)聚合實(shí)質(zhì)上就是兩個(gè)聚合釜并聯(lián)使用，并聯(lián)聚合方式有兩種類(lèi)型，一種是各聚合釜中生成聚合物特性(MFR、D、分子量分布等)基本相似；另一種類(lèi)型是各釜中生成聚合物特性完全不同。a.并聯(lián)A聚合這種聚合方式，使用兩個(gè)聚合釜生產(chǎn)出具備相似特性聚合物，如下圖所示(以R-201/221為例)：R-201V-223M-301R-221對(duì)于生產(chǎn)聚合物來(lái)說(shuō)，這種聚合方式給出較窄分子量分布和較高熔融指數(shù)。采用這種方式生產(chǎn)牌號(hào)如下：原生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)牌號(hào)：1600J、2100J、2200J、2208J、3300F、5000SCX新工藝生產(chǎn)牌號(hào)：1600J、50200、50300、45200b.并聯(lián)B聚合這種聚合方式實(shí)質(zhì)上是由兩個(gè)操作條件不同聚合釜并聯(lián)而成，在R-201里生產(chǎn)聚合物具備較高M(jìn)FR值，而R-221里生產(chǎn)聚合物具備低MFR值。R-201(高M(jìn)FR)V-223M-301R-221(低MFR)與并聯(lián)A聚合不同之處是：可控制產(chǎn)品分子量分布。采用這種方式生產(chǎn)牌號(hào)如下：原生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)牌號(hào)：5200S、5200BCX新工藝生產(chǎn)牌號(hào)：5000SR、5000SF2.2.2.2串聯(lián)聚合串聯(lián)聚合是采用兩個(gè)聚合釜，在R-201中生成聚合物MFR較高，來(lái)自R-201淤漿在進(jìn)入R-221邁進(jìn)行閃蒸，然后進(jìn)入R-221進(jìn)一步聚合后生成低MFR產(chǎn)品，兩釜內(nèi)聚合反映速率按恰當(dāng)比例調(diào)節(jié)。R-201(高M(jìn)FR)→V-203→R-221(低MFR)→V-223→M-301這種聚合方式合用于生產(chǎn)分子量分布寬產(chǎn)品。采用這種方式生產(chǎn)牌號(hào)如下：原生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)牌號(hào)：6200B、6100MCX新工藝生產(chǎn)牌號(hào)：3000B、5300B、6500B、8200B、8300B、9200B、5000H、7000F、7700F、6000M、7000M、8000F、8500F、5100B、5305E

3.生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述3.1流程簡(jiǎn)述從界區(qū)引入1.2～1.4?乙烯經(jīng)PIC－202(PIC－2202)減壓至1.2?。進(jìn)入乙烯預(yù)熱器E－231(E－2231)，有中壓蒸汽加熱到40℃，然后在FRC-221/241(FRC-2221/2241)控制下，加入到循環(huán)氣管線(xiàn)，最后與循環(huán)氣一起被加入到乙烯管線(xiàn)，然后進(jìn)入氣體循環(huán)管線(xiàn)當(dāng)用丙烯作共聚單體時(shí)，從界區(qū)引入液態(tài)丙烯在LICA－201(LICA－2201)控制下，加入到丙烯蒸發(fā)器E－232(E－2232)，由低壓蒸汽汽化并被加熱到35℃，壓力為1.4?，在FIC－222/242(FIC－2222/2242)含水率≤5pmm己烷，在FIC－224/244(FIC－2224/2244)控制下加入聚合釜中，用以控制聚合釜內(nèi)淤漿液濃度。此外各催化劑管線(xiàn)上均設(shè)有己烷噴嘴，在催化劑停止加料時(shí)，通過(guò)高壓己烷沖洗，可防止催化劑管線(xiàn)堵塞。來(lái)自300#分離，干燥母液，一某些在FIC－225/245(FIC－2225/2245)控制下，直接循環(huán)進(jìn)入聚合釜，用以控制釜內(nèi)漿液濃度；另一某些在FIC－226/246(FIC－2226/2246)控制下，以2噸/小時(shí)量沖洗聚合釜溢流管，防止溢流管堵塞。來(lái)自100#PZ和AT等催化劑在各自計(jì)量泵控制下，以規(guī)定速率加入聚合釜。乙烯、丙烯、氫氣，先與循環(huán)氣混合，然后通過(guò)8根氣體注入管進(jìn)入聚合釜R－201/221(FIC－2201/2221)底部，加到聚合釜原料氣由帶三層渦輪攪拌器充分分散，通過(guò)催化劑作用，在己烷溶劑中進(jìn)行聚合反映，生成具備規(guī)定濃度漿液。聚合釜壓力由氫氣分壓和乙烯分壓構(gòu)成，原料氣通入釜低還起到提高聚合物作用。聚合反映釜預(yù)熱熱量約80%有己烷蒸發(fā)潛熱除去；別的熱量約%20通過(guò)聚合釜夾套冷卻水帶走。未反映夾帶有大量己烷氣循環(huán)氣體送至聚合釜釜頂冷凝器E－201/221(E－2201/2221)，己烷被冷卻之后流入己烷接受罐V－205/225(V－2205/2225)，在V－205/225(V－2205/2225)中被分離成己烷凝液和循環(huán)氣體。循環(huán)氣體則由循環(huán)氣鼓風(fēng)機(jī)C－201A/B/C(C－221A/B/C)、C－2201A/B/C(C－2221A/B/C)升壓至高于吸入壓力0.07?后返回聚合釜。V－205/225(V－2205/2225)中己烷由凝液循環(huán)泵P－202A/B(P－222A/B)、P－2202A/B(P－2222A/B)送回聚合釜，其中一某些在FIC－217/237(FIC－2217/2237)控制下，以10噸/小時(shí)流量沖洗聚合釜R－201/221(R－2201/2221)分液盤(pán)，一某些在FIC－213/233(FIC－2213/2233)控制下，以6噸/小時(shí)流量沖洗氣體出口管線(xiàn)，余下某些由LICA－211/231(LICA－22112231)控制V－205/225(V－2205/2225)液位保持在40%前提下，返回到聚合釜。聚合釜溫度通過(guò)調(diào)節(jié)閥TRCS－221/241(TRCS－2221/2241)控制循環(huán)氣流量在正常值，以保證聚合釜撤熱。在正常操作時(shí)，聚合釜循環(huán)氣風(fēng)量普通控制在3000～5000Nm3∕h之內(nèi)。在正常生產(chǎn)中，聚合釜出料完全是靠溢流來(lái)進(jìn)行，因此不需控制液位，但是在正常生產(chǎn)中應(yīng)特別注意聚合釜液位變化，防止因溢流管線(xiàn)堵塞導(dǎo)致聚合釜液位升高，如有此類(lèi)事故應(yīng)及時(shí)停車(chē)解決。反映釜淤漿經(jīng)溢流管流到稀釋罐V－202/222(V－2202/2222)，氣相某些通過(guò)平衡管返回到聚合釜，液相某些通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥LICA－222/242(LICA－2222/2242)送入閃蒸罐V－203/223(V－2203/2223)減壓閃蒸。閃蒸汽先經(jīng)閃蒸汽冷凝器E－202/222(E－2201/2222)冷凝，再經(jīng)閃蒸汽鹽冷器E－223(E－2223)冷卻，冷凝下來(lái)己烷返回到閃蒸罐，未凝氣體由閃蒸汽壓縮機(jī)C－222(C－2222)升壓至1.0?，經(jīng)排放分離罐V－229(V－2229)緩沖，其中一某些氣體通過(guò)FRC－251/252(FRC－2251/2252)分別送回聚合釜R－201/202(R－2201/2221),用以回收乙烯，別的再通過(guò)排出氣體冷卻器E－228(E－2228)冷卻，凝液返回到V－229(V－2229)，未凝氣體通過(guò)PIC－252(PIC－2252)控制下，送入母液罐V－301(V－2301).。V－203/223(V－2203/2223)壓力分別由PIS－222/242(PIS－2222/2242)進(jìn)行顯示，正常操作應(yīng)在0.04?如下。在進(jìn)行串聯(lián)牌號(hào)生產(chǎn)時(shí)，V－203(V－2203)中漿液通過(guò)第一漿液輸送泵P－201(P－2201)送至第二聚合釜R－221(R－2221)，而在并聯(lián)生產(chǎn)時(shí)，第一淤漿稀釋罐V－202(V－2202)漿液直接進(jìn)入第二閃蒸罐V－223(V－2223)，通過(guò)第二漿液輸送泵P－221(P－2221)，經(jīng)LICS－243(LICS－2243)控制送入離心機(jī)，進(jìn)行分離解決。聚合釜熔融指數(shù)重要通過(guò)氫氣加料和催化劑進(jìn)料速度來(lái)控制；密度由共聚單體加料速度進(jìn)行控制；分子量分布是通過(guò)聚合釜恰當(dāng)排列和淤漿摻合比來(lái)控制。3.2工藝流程簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)易工藝流程圖如下：4.工藝計(jì)算書(shū)4.1物料衡算4.1.1計(jì)算根據(jù)按生產(chǎn)牌號(hào)5000S規(guī)定，所需原料配例如下[6]：丙烯/乙烯：1.30～1.50氫氣/乙烯：0.60～0.80己烷母液/乙烯：0.70～0.80純己烷/己烷母液：1.20～1.30反映條件：溫度：85℃壓力:0.4~0.6?淤漿密度：0.949～0.953g/?淤漿濃度：350g/L轉(zhuǎn)化率：93.09%損失率：2%設(shè)計(jì)條件：產(chǎn)量：五萬(wàn)噸操作方式：一年工作日8000小時(shí)4.1.2衡算系統(tǒng)方框圖（圖4-1-1-1乙烯丙稀氫氣己烷母液（HX-ML）聚乙烯（PE）D-201己烷（HX）D-201乙烯純己烷（HX）丙烯氫氣圖4-1-計(jì)算基準(zhǔn)：以1小時(shí)計(jì)，由原料配比，結(jié)合實(shí)際，去中間值進(jìn)行計(jì)算聚合機(jī)理：催化劑78催化劑78~85℃，0.29~0.89CH2－CH2nCH2=CH2n+829?CH2=CH2基本數(shù)據(jù)：(g/mol)乙烯分子質(zhì)量：28.05丙烯分子質(zhì)量：42.08己烷分子質(zhì)量：86.17氫氣分子質(zhì)量：18.02由產(chǎn)量及轉(zhuǎn)化率知：每小時(shí)生產(chǎn)聚乙烯（PE）：由生產(chǎn)聚乙烯（PE）得即乙烯總進(jìn)料量為9399.5059kg/h由上述聚合機(jī)理及工藝流程可知：兩臺(tái)聚合釜屬于并聯(lián)生產(chǎn)方式，每臺(tái)聚合釜物料進(jìn)料配比同樣,則每臺(tái)聚合釜乙烯進(jìn)料量為G乙烯/2=6713.9328/2=3356.9664kg/h則聚合釜(R-201)進(jìn)料如下（kg/h）：進(jìn)料量：由原料配比知：丙烯／乙烯：1.4氫氣/乙烯：0.7己烷母液／乙烯：0.75純己烷／乙烯：0.9375乙烯進(jìn)料：丙烯進(jìn)料：氫氣進(jìn)料：己烷母液：純己烷：進(jìn)料總量：出料量：乙烯出料丙烯出料氫氣出料出口己烷及母液總量出口聚乙烯量=出口總量：物料衡算表序號(hào)物料名稱(chēng)進(jìn)料量Kg/h進(jìn)料量比例出口量Kg/h出口量比例1乙烯3356.96640.2101164.82710.01532丙烯4699.75300.29404699.75300.29413氫氣2349.87650.14712349.87650.14714己烷母液2517.72480.15765664.88080.33775純己烷3147.1560.19126聚乙烯//31250.20587總量16071.476716004.3374由物料平衡關(guān)系知：該裝置為持續(xù)生產(chǎn),則：由上表數(shù)據(jù)可知物料平衡。4.2熱量衡算4.2.1反映放熱由反映機(jī)理[9]CHCH2－CH2nCH2=CH2催化劑78~CH2=CH2催化劑78~85℃，0.29~0.89知1cal=4.187J4.2.2帶入熱量乙烯：進(jìn)料溫度40℃丙烯：進(jìn)料溫度35℃氫氣：進(jìn)料溫度20℃HX-ML：進(jìn)料溫度60℃HX：進(jìn)料溫度20℃[6]4.2.3帶出熱量乙烯：出料溫度85℃丙烯：出料溫度85℃氫氣：出料溫度85℃己烷母液：出料溫度85℃[6]假設(shè)總過(guò)程熱量損失為5%，則4.2.4己烷蒸發(fā)潛熱依照工藝流程知：聚合反映釜中80%余熱熱量由己烷蒸發(fā)潛熱吸取己烷(HX)：85℃下，汽化潛熱：r=27.64kJ/mol[6]己烷物料量：則己烷質(zhì)量：4.2.5冷卻水吸取依照工藝流程知：聚合反映釜中20%預(yù)熱熱量由聚合釜夾套冷卻水帶走水：20℃下：85℃下：焓變：熱量衡算表入料熱量出料熱量序號(hào)項(xiàng)目106KJ/h序號(hào)項(xiàng)目106KJ/h1乙烯1.79361乙烯0.10752丙烯0.63552丙烯1.1343氫氣9.98353氫氣12.2074HX-ML2.05994HX-ML5.23235HX2.0375HX己烷蒸發(fā)5.84586反映放熱10.8476水吸取1.461427.356損失1.367825.9882由上表數(shù)據(jù)可知：熱量平衡。4.3第二釜頂冷凝器4.3.1計(jì)算基準(zhǔn)：以1h為基準(zhǔn)，只進(jìn)行熱量衡算，擬定冷凝所需冷卻水量4.3.2計(jì)算根據(jù)[7]：將第二聚合釜產(chǎn)生85℃循環(huán)氣體經(jīng)釜頂冷凝器（E-2221）冷凝并冷卻至20℃，此時(shí)己烷成液態(tài)。用190℃水(MC)冷卻，水升溫后變?yōu)?90℃飽和水蒸汽(MS)衡算系統(tǒng)簡(jiǎn)圖（圖4-2-1）：循環(huán)氣（g）20℃己烷(l)+循環(huán)氣85℃MS190℃圖4.2.1釜頂冷凝器衡算85℃乙烯：20℃～85℃丙烯：20℃～85℃氫氣：20℃～85℃己烷：20℃~85℃85℃時(shí)己烷汽化潛熱熱量衡算方程式：冷卻水：190℃時(shí)汽化熱由以上計(jì)算可知：冷凝己烷需冷卻水量5.重要設(shè)備工藝計(jì)算及設(shè)備選型5.1第二釜式反映聚合釜(R-202)持續(xù)釜式反映體積計(jì)算公式為：Vr=Q0×τ式中Vr反映釜有效體積，m3Q0反映器入口或出口液體體積流量，m3/s、m3/min或m3/hτ空時(shí)，即物料在釜內(nèi)平均停留時(shí)間，s、min、h5.1.1設(shè)計(jì)根據(jù)[6]反映釜出口液體質(zhì)量流量為：停留時(shí)間τ＝5h5.1.2設(shè)計(jì)過(guò)程由前面產(chǎn)品規(guī)格知：取中間值，則淤漿密度為：反映釜出口液體體積流量為：持續(xù)釜式反映體積為：在擬定攪拌器容積時(shí)，應(yīng)考慮物料在容器內(nèi)充裝比列，即裝料系數(shù)，其值普通取0.6~0.8[7]，該反映釜設(shè)計(jì)選用中間值：得反映器實(shí)際體積：原則橢圓封頭體積為0.131D3，h封=D/4h為釜體直邊高度，H為反映器釜體總高度，則H=h+2×h封=h+D/2=1.5D取H/D=1.5，則有h=D取釜體直邊高度：釜體實(shí)際高度：筒體用鋼板卷制，容器公稱(chēng)直徑按(GB9019-88)規(guī)定選用，則該筒體直徑取其為：D0=3600mm進(jìn)而筒體高度取為：H=1.05×D0=1.05×3600=3780mm[8]按國(guó)標(biāo)來(lái)進(jìn)行筒體上部橢圓型封頭設(shè)計(jì)，橢圓封頭設(shè)計(jì)按（JB/T-4737-95）選用，公稱(chēng)直徑(DN)為3600mm時(shí)，橢圓封頭曲面高度h1為900mm，直邊高度h2為50mm[8]。通過(guò)查閱有關(guān)資料知，85℃下，己烷粘度：0.293mPa·S依照攪拌目選型：該工藝流程聚合機(jī)理：氣-液相分散及在其中強(qiáng)化傳質(zhì)和進(jìn)行化學(xué)反映，由于己烷為反映母液，其粘度較低，為低粘物體為湍流，采用六葉折葉式圓盤(pán)渦輪式攪拌器。5.1.3內(nèi)壓圓筒壁厚設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件:設(shè)計(jì)壓力：Pc=0.5MPa設(shè)計(jì)溫度：t=85℃筒體內(nèi)徑Di=3600mm腐蝕裕量：C2=1.5焊縫系數(shù)：Φ=1.0筒體材料：16MnR設(shè)計(jì)計(jì)算：查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)手冊(cè)》壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)用壓力表[8]，得16MnR在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力壁厚計(jì)算：設(shè)計(jì)壁厚：查鋼板厚度負(fù)偏差(GB710、GB711、GB713、GB912)/mm取鋼板負(fù)偏差C1＝0.8mm名義壁厚：圓整后取名義壁厚:檢查=8mm，沒(méi)有變化故筒體取名義壁厚=8mm適當(dāng)5.1.4橢圓封頭壁厚設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：內(nèi)壓(凹面)橢圓封頭設(shè)計(jì)壓力：Pc=0.5?設(shè)計(jì)溫度：t=85℃筒體內(nèi)徑：Di=曲面深度：hi=900mm腐蝕裕量：C2=1.5焊縫系數(shù)：Φ=1.0筒體材料：16MnR按原則橢圓封頭設(shè)計(jì)(封頭用兩塊鋼板焊后成型)設(shè)計(jì)計(jì)算：查《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)手冊(cè)》壓力容器設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)用壓力表[8]，得在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力計(jì)算壁厚：設(shè)計(jì)壁厚：查鋼板厚度負(fù)偏差(GB710、GB711、GB713、GB912)/mm取鋼板負(fù)偏差名義壁厚：圓整后取名義壁厚：=8mm有效壁厚：Se(7.7mm)>0.15%Di(5.4mm)故該原則橢圓封頭名義壁厚：=8mm適當(dāng)并且原則橢圓封頭名義壁厚與筒體取名義壁厚相等，則設(shè)計(jì)合理5.2第二釜頂冷凝器5.2.1設(shè)計(jì)根據(jù)該系統(tǒng)熱負(fù)荷為：熱流體(己烷)溫度變化t1=85℃t2=冷流體水溫度變化T1＝190℃T2＝殼程走循環(huán)蒸氣，管程走冷卻水5.2.2設(shè)計(jì)過(guò)程Δt2=T2－t2=190－20=170℃Δt1=T1－t1=190－85=則：Δt2/Δt2=170/105=1.62≤2可采用算術(shù)平均溫度差代替對(duì)數(shù)平均溫度差[9]，即Δtm=(Δt1＋Δt1)/2=(170+105)/2=137.5管程及殼程物料在定性溫度下參數(shù)表5-2-2物性數(shù)據(jù)：管程（冷卻水）：t=190密度：ρ=876kg/m3比熱容：Cp=4.46kJ/(kg?K)粘度：μ=0.1442mPa·S導(dǎo)熱系數(shù)：λ=0.6699W/(m2·℃)殼程（循環(huán)氣）：t=（85+20）/2=52.5密度：ρ=659kg/m3比熱容：Cp=2.31kJ/(kg·K)粘度：μ=0.1821mPa·S導(dǎo)熱系數(shù)：λ=0.0927W/(m2·℃)由1J＝2.778×10-7kw/h知：=1.1539×107kJ/h=1.1539×107×103×2.778×10-7＝3205.5kw依照兩流體狀況，取傳熱系數(shù)為K=800W/(m2·℃)[10]，由＝S×K×Δtm知：由于，因而需考慮熱補(bǔ)償。據(jù)此，由換熱器系列原則中選定浮頭式（內(nèi)導(dǎo)流）換熱器：其規(guī)格如下表:殼徑:500mm管子尺寸:公稱(chēng)壓強(qiáng)：管長(zhǎng):3.0m公程面積:26m2管子總數(shù)管程數(shù):4管子排列法:正方形斜轉(zhuǎn)實(shí)際總傳熱面積：若選取該型號(hào)換熱器，則規(guī)定過(guò)程總傳熱系數(shù)為:5.2.3核算總傳熱系數(shù) 5.2.3.1